Вплив кута нахилу вектора навантаження на міцність біодеградуючого гвинта для блокувального інтрамедулярного остеосинтезу

Abstract

UK: Постановка проблеми. Діафізарні переломи великогомілкової кістки посідають провідне місце серед переломів довгих трубчастих кісток. Наразі лікарі віддають перевагу малоінвазивним методам остеосинтезу, які не пов'язані з нанесенням додаткової травми м'яким тканинам в області перелому. Найбільш ефективний метод остеосинтезу при діафізарних переломах великогомілкової кістки − закритий блокувальний інтрамедулярний остеосинтез (БІОС). Перевагами закритого БІОС вважаються його мінімальна травматичність, а також можливість раннього навантаження на зламану кінцівку. Оскільки для консолідації перелому дуже важливо, щоб система кістка − імплантат перебувала в постійному динамічному напруженні, іноді виникає необхідність у виконанні операції з динамізації перелому, яка полягає у видаленні блокуювального гвинта. Поліпшити результати лікування пацієнтів із позасуглобовими переломами великогомілкової кістки можна шляхом застосування гвинтів, виготовлених із біодеградуючих матеріалів. Ці матеріали можуть розчинятися згодом. При цьому знижуються їх характеристики міцності. Таким чином, біодеградуючі гвинти після певного часу при їх навантаженні можуть бути зламані, тобто дадуть можливість виконання етапної динамізації перелому в задані терміни. Мета статті − оцінювання впливу величини кута нахилу вектора навантаження на міцність гвинта, виготовленого з біодеградуючого сплаву, який використовується при БІОС. Висновок. У результаті дослідження отримано функцію нормальних напружень, що виникають у небезпечному перетині гвинта, залежно від величини кута нахилу вектора навантаження. Аналіз зазначеної функції показав, що нормальні напруження досягають екстремальних значень за величин кута близьких до 90°. Отримані результати вказують на те, що як розрахункову схему можна використовувати модель, в якій навантаження перпендикулярне осі гвинта.

RU: Постановка проблемы. Диафизарные переломы большеберцовой кости занимают ведущее место среди переломов длинных трубчатых костей. На сегодняшний день врачи отдают предпочтение малоинвазивным методам остеосинтеза, которые не связанным с нанесением дополнительной травмы мягким тканям в области перелома. Наиболее эффективным методом остеосинтеза при диафизарных переломах большеберцовой кости является закрытый блокирующий интрамедуллярный остеосинтез (БИОС). Преимуществами закрытого БИОС считаются его минимальная травматичность, а также возможность ранней нагрузки на сломанную конечность. Так как для консолидации перелома очень важно, чтобы система кость − имплантат пребывала в постоянном динамическом напряжении, иногда возникает необходимость в выполнении операции по динамизации перелома, которая заключается в удалении блокирующего винта. Улучшить результаты лечения пациентов с внесуставными переломами большеберцовой кости можно путем применения винтов, изготовленных из биодеградирующих материалов. Эти материалы могут растворяться со временем. При этом снижаются их прочностные характеристики. Таким образом, биодеградирующие винты после определенного времени при их нагружении могут быть сломаны, т. е. дадут возможность выполнения этапной динамизации перелома в заданные сроки. Цель статьи − оценка влияния величины угла наклона вектора нагрузки на прочность винта, изготовленного из биодеградирующего сплава, который используется при БИОС. Вывод. В результате выполненного исследования получена функция нормальных напряжений, возникающих в опасном сечении винта, в зависимости от величины угла наклона вектора нагрузки. Анализ указанной функции показал, что нормальные напряжения достигают экстремальных значений при величинах угла близких к 90°. Полученные результаты указывают на то, что в качестве расчетной схемы можно использовать модель, в которой нагрузка перпендикулярна оси винта.

EN: Problem statement. Diaphyseal fractures of the tibia occupy a leading place among the fractures of the long tubular bones. Today, doctors prefer minimally invasive osteosynthesis methods that are not related to the application of additional injury to the soft tissues in the area of the fracture. The most effective method of osteosynthesis, with diaphyseal fractures of the tibia, is a closed blocking intramedullary osteosynthesis (BIOS). The advantages of a closed BIOS are its minimal invasiveness, as well as the possibility of an early load on a broken limb. Since it is very important for the consolidation of a fracture that the bone implant system be in constant dynamic stress, it sometimes becomes necessary to perform a fracture dynamization operation, which consists in removing the locking screw. It is possible to improve the results of treatment of patients with extra-articular tibial fractures by using screws made of biodegradable materials. The essence of these materials is that they can dissolve over time. This reduces their strength characteristics. Thus, after a certain time the biodegradable screws can be broken when loaded, i.e. will enable the implementation of a staged dynamization of a fracture at a given time. Purpose. Assessment of the influence of the value of the angle of inclination of the vector of the load on the strength of a screw made of a biodegradable alloy, which is used in BIOS. Conclusion. As a result of the study, a function of normal stresses arising in a dangerous section of the screw, depending on the magnitude of the slope of the load vector, was obtained. Analysis of this function showed that normal stresses reach extreme values when the angle values are close to 90°. The results indicate that as a design scheme, you can use a model in which the load is perpendicular to the axis of the screw.